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1、2022年高中物理選修3-1 3-5 運動電荷在磁場中受到的力 教案
教學(xué)目標(biāo)：
1、知道什么是洛倫茲力，掌握洛倫茲力大小的推理過程。
2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。
3、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。
4、了解電視機顯像管的工作原理。
學(xué)情分析：
本課教學(xué)對象是高二的學(xué)生，學(xué)生已完成了力學(xué)、電流、磁場和安培力的學(xué)習(xí)，在思維方法方面，已有一定的觀察、分析、抽象、邏輯思維和數(shù)學(xué)推算等能力。日常生活中由于我們無法用肉眼觀察到運動電荷，學(xué)生缺乏對電荷在磁場中的運動的感性經(jīng)驗，但他們對未知事物的新奇現(xiàn)象具有較強的探究興趣和欲望，具備學(xué)習(xí)動力基礎(chǔ)。
教學(xué)
2、重點：
1、會計算洛倫茲力的大小。
2、會用左手定則會判斷洛倫茲力的方向
教學(xué)難點：
1.洛倫茲力對帶電粒子不做功.
2.洛倫茲力方向的判斷.
3、垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算
教具：
多媒體、電子射線管、高壓電源、磁鐵、多媒體
教學(xué)活動：
觀看極光視頻
（一） 回顧復(fù)習(xí)
前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題：
如圖判定安培力的方向
（二）新課講解
［教師講述］什么是電流？
［學(xué)生答］電荷的定向移動形成電流.
［教師講述］磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，我們會想到：這個力可能是作用在運動電荷上的，這個力
3、的方向能不能也用左手定則來判定？
［演示實驗］觀察磁場陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)。
［教師］說明電子射線管的原理：
說明陰極射線是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場的作用下高速運動而形成的電子流，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡，磁鐵是用來在陰極射線周圍產(chǎn)生磁場的，還應(yīng)明確磁場的方向。
［實驗結(jié)果］在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，條形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。
［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場對運動電荷有作用.
［教師］介紹洛倫茲力
1、定義：運動電荷在磁場中受到的作用力，叫洛倫茲力。記作f
［過渡語］運動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，那
4、么洛倫茲力的方向如何判斷呢？
2、洛倫茲力的方向：
［問題］觀察總結(jié)
①.電流方向和電荷運動方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運動方向相同，和負電荷運動方向相反）
②.f的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（f的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負電荷所受的洛倫茲力的方向相反.）
③.電荷運動方向、磁場方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)）
（1）洛倫茲力方向的判斷——左手定則
（2）洛倫茲力F與v、B三者間的空間方向關(guān)系：f⊥B，又f⊥v，故f⊥Bv平面
課堂練習(xí)
題目： 試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向
3
5、、洛倫茲力的大小
［問題］洛倫茲力與安培力有什么關(guān)系？
［學(xué)生提出猜想］安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。
設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的磁場中.
［問題］這段導(dǎo)體所受的安培力為多大？［學(xué)生答］F安=BIL
［問題］這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)？
［學(xué)生答］這段導(dǎo)體中含有的電荷數(shù)為nLS.
［問題］這段導(dǎo)線中電流I的微觀表達式是多少？讓學(xué)生推導(dǎo)后回答。
［學(xué)生答］I的微觀表達式為I=nqSv
［問題］每個自由電荷所
6、受的洛倫茲力大小為多大？
［學(xué)生答］安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自
由電荷數(shù)為nLS,所以 f= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB
洛倫茲力的計算公式
當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度平行時（v∥B） f =0
當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度垂直時（v┴B） f = qvB
當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度方向成θ時 f = qvBsinθ
最后，由洛倫茲力所引起的帶電粒子運動的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，洛倫茲力的只改變運動電荷速度的方向，不改變運動電荷速度的大小。所以它對運動的帶電粒子總是不做功的。
題目
7、1： 電子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的勻強磁場中,它受到的洛倫茲力是多大?
題目2：當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管,若不計重力,則( )
A．帶電粒子
速度大小改變
B．帶電粒子速度方向改變
C．帶電粒子速度大小不變
D．帶電粒子速度方向不變
引入問題的回答：一、從宇宙深處射來的帶電粒子為什么只在南北兩極形成神秘莫測的極光？
極光是來自太陽的帶電高能粒子流由于地磁場的作用，而轉(zhuǎn)向兩極區(qū)域，使高空大氣分子或原子激發(fā)或電離而產(chǎn)生的，所以極光常見于高緯度地區(qū)。
引入問題的回答：二、顯像管的工作原理
電視顯像管應(yīng)用了電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)原理。電子束射向熒光屏就能發(fā)光，一束電子束只能使熒光屏上的一個點發(fā)光，而通過偏轉(zhuǎn)線圈中磁場的偏轉(zhuǎn)就可以使整個熒光屏發(fā)光。
（三）小結(jié)
1、定義：運動電荷在磁場中受到的作用力，叫洛倫茲力。記作F洛或FL 。
2、洛倫茲力的方向----左手定則
f⊥B f⊥v f⊥vB平面
3、洛倫茲力的大?。?
v∥B，f=0；
v⊥B，f=qvB
v與B成θ時，f=qvBsinθ
4、洛倫茲力的效果：只改變運動電荷速度的方向，
不改變運動電荷速度的大小。
2022年高中物理選修3-1 3-5 運動電荷在磁場中受到的力 教案
